黃河三角洲濕地陸生植物監(jiān)測與評估研究

焦瑞峰 葛 雷

(黃河水資源保護科學(xué)研究院，河南 鄭州 450004)

黃河三角洲是世界上暖溫帶保存面積最大、最完善的新生濕地生態(tài)系統(tǒng)，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物多樣性豐富，被譽為“金三角”地帶[1]。由于氣候因素、人口的急劇增加以及人類不合理的開發(fā)利用，黃河三角洲濕地出現(xiàn)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，導(dǎo)致整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性減弱，影響了區(qū)域的生態(tài)安全[2]。

近幾年，陸續(xù)實施了黃河下游生態(tài)調(diào)水，并啟用刁口河(黃河故道)流路與現(xiàn)流路交替使用。開展黃河三角洲植物監(jiān)測與評估，可為實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展，開展黃河三角洲濕地生態(tài)監(jiān)測及評估體系建設(shè)，提供基礎(chǔ)依據(jù)。可進一步揭示黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康機理，闡明濕地有效保護和恢復(fù)機制，為濕地生態(tài)系統(tǒng)的有效管理和制定保護對策提供科學(xué)依據(jù)[3-6]。

1 區(qū)域概況

黃河三角洲是過去長期以來由于黃河在山東省東營市黃河入海口處沖擊作用而形成的沖積扇，其國家級自然保護區(qū)位于渤海灣南岸和萊州灣西岸，總面積15.3萬hm2，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.3℃；年平均降水量為555.9mm，多集中在7—8月；年蒸發(fā)量為1962.1mm，是降水量的3.6倍。

刁口河尾閭保護區(qū)和現(xiàn)行流路濕地是保護區(qū)的重要組成部分，為自然保護區(qū)的試驗區(qū)。刁口河(黃河故道)全長約55km。刁口河流路因河口冰凌壅塞河道，水位猛漲，于1964年1月在羅家屋子破堤分洪，水由刁口河入海形成，是黃河三角洲上第9條入海流路，行水歷時12年5個月。1976年5月根據(jù)當(dāng)年防洪任務(wù)西河口水位接近10m的改道標(biāo)準(zhǔn)，山東省委政府組織在羅家屋子進行人工截流，黃河由刁口河流路改走清水溝流路，刁口河流路停止行河35年。2010年,黃河“調(diào)水調(diào)沙”期間，刁口河流路恢復(fù)過水試驗。目前，清水溝為黃河入海流路，全長60km[7-9]。

2 監(jiān)測方法及內(nèi)容

近幾年對黃河下游實施了生態(tài)流量調(diào)度，對黃河三角洲濕地陸生植物進行了監(jiān)測與評估，檢查了黃河生態(tài)流量調(diào)度效果，為區(qū)域內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展、濕地生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理提供了依據(jù)。

2.1 站網(wǎng)布設(shè)范圍

站網(wǎng)布設(shè)范圍由清水溝流路右岸管理界限和刁口流路左岸管理界限確定。沿垂直于海岸線擬設(shè)6條樣帶，80個生態(tài)觀測點位。主要考慮的因素有：?盡可能地選擇未受或少受人為干擾的地段；?沿著水鹽浸梯度變化的方向設(shè)置；?典型性和代表性：使有限的調(diào)查面積能夠較好地反映出植物群落的基本特征；?自然性：選擇人為干擾和動物活動影響相對較少，且較長時間不被破壞的地段，避開如流水沖刷、風(fēng)蝕沙埋、過度放牧和開墾等地段；?可操作性：選擇易于調(diào)查和取樣的地段，避開危險地段。具體樣點設(shè)置分布情況見圖1。

圖1 河口三角洲監(jiān)測點位

2.2 調(diào)查方法及樣品處理

調(diào)查方法按照《全國濕地資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程(試行)》和《河南省濕地資源調(diào)查實施細(xì)則》進行，在每個樣點隨機選取1m×1m樣方(灌木為4m×4m)，采用計數(shù)法確定群落總密度，灌木用游標(biāo)卡尺和標(biāo)桿逐棵記錄其地徑和樹高，草本植物分別數(shù)出每種植物的數(shù)量并用直尺測量每種植物的平均高度。

3 陸生植物監(jiān)測結(jié)果與評估

按照站網(wǎng)布設(shè)原則，確定6條樣帶，80個觀測點位，對該區(qū)域的野外植物生態(tài)進行調(diào)查和采樣，結(jié)果如下。

3.1 群落空間分布概況

黃河三角洲植物群落大致可分為5種：?鹽地翅堿蓬占主導(dǎo)地位的翅堿蓬群落，主要分布在地勢低洼、土壤鹽分含量較高、靠近海岸線的地段；?檉柳為優(yōu)勢種的檉柳群落，鹽地翅堿蓬發(fā)展到一定階段，隨著土壤鹽度的降低以檉柳為優(yōu)勢種的群落開始出現(xiàn)；?以蘆葦、獐茅占優(yōu)勢地位的草本種群，這一群落是由蘆葦群落演替而來[10-11]；?以刺槐人工林為優(yōu)勢種的喬木群落，主要為20世紀(jì)五六十年代人工種植的刺槐林為主；?農(nóng)田群落。農(nóng)田群落是典型的黃河三角洲人工生態(tài)系統(tǒng)之一，受人為控制，因此本文僅分析前4種群落的變化情況。這5種群落類型分別反映物種和環(huán)境梯度的關(guān)系。植被群落空間分布見圖2。

圖2 黃河三角洲植被群落空間分布概況

3.2 植被豐富度分析

根據(jù)監(jiān)測調(diào)查結(jié)果，黃河三角洲植被豐富度分布規(guī)律為：距離黃河由近到遠(yuǎn)，植被豐富度呈遞減趨勢；距離海岸線由近及遠(yuǎn)，植被豐富度呈遞增趨勢。現(xiàn)行流路調(diào)查共得到62種植物，分屬28科，其中禾本科和菊科最多，各有12種，見表1。

表1 現(xiàn)行流路植物種類組調(diào)查

續(xù)表

刁口河流路植被調(diào)查共得到42種植物，分屬23科。其中禾本科最多，有10種，見表2。

表2 刁口河流路植物種類組調(diào)查

續(xù)表

3.3 植物群落高度分析

植物群落平均高度與群落地上現(xiàn)存量呈明顯正相關(guān)關(guān)系，植被群落平均高度能夠客觀地反映植被的生產(chǎn)力狀況[4]。

植物群落高度能夠反映群落中植被的生長狀況以及生產(chǎn)力情況[12]。黃河三角洲不同植被樣地群落平均高度年度變化見圖3。由圖3可知，翅堿蓬群落和草本群落自2010年生態(tài)調(diào)水后群落平均高度持續(xù)增加，在2016年趨于穩(wěn)定，而檉柳群落在2014—2015年略有下降，2016年后又趨于穩(wěn)定。這是由于每年的淡水補充使得一年生的草本群落和翅堿蓬群落的生長環(huán)境持續(xù)改善，群落高度持續(xù)增加。而檉柳群落為多年生耐鹽植物，高度生長比較緩慢，因此群落高度變化沒有一年生植物高度變化明顯，而2014—2015年的小幅下降可能是由于2015年調(diào)查范圍有所擴大翅堿蓬群落調(diào)查樣地增加所致，而2016年以后的調(diào)查樣地與2015年相同，群落平均高度小幅上升并逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢也說明淡水的補充對于檉柳植被群落平均高度有正面影響。另一方面植被群落平均高度距現(xiàn)行流路由近到遠(yuǎn)呈減少趨勢，而距離海岸線由近到遠(yuǎn)呈增加趨勢。以監(jiān)測樣帶翅堿蓬群落為例，距海岸線由近到遠(yuǎn)，其群落平均高度由13cm增至72cm。其他植被群落均有相似規(guī)律。另外，相同植被群落距離現(xiàn)行流路遠(yuǎn)近規(guī)律相反，即植被群落高度與距離現(xiàn)行流路遠(yuǎn)近成正相關(guān)關(guān)系，以監(jiān)測樣帶檉柳灌叢為例，距離現(xiàn)行流路由近到遠(yuǎn)，其群落平均高度由330cm降至89cm。這說明淡水的補充對于植被群落高度影響顯著，距離淡水水域越近，植被群落生長條件越好。

圖3 黃河三角洲不同植被樣地群落平均高度年度變化

根據(jù)圖4中黃河三角洲現(xiàn)行流路與刁口河流路不同樣地群落平均高度對比情況調(diào)查結(jié)果顯示，不同樣地群落平均高度現(xiàn)行流路群落平均高度均高于刁口河流路，而在喬木林群落中這種趨勢更加明顯。這是由于現(xiàn)行流路常年有淡水的補充，使植被群落生長得更加充分。而在刁口河流路1年僅有在幾次生態(tài)補水時才有一定量的淡水補充，因此其植被群落平均高度均不如現(xiàn)行流路高。

圖4 現(xiàn)行流路與刁口河流路不同樣地群落平均高度對比

3.4 植物群落生物量分析

3.4.1 生物量空間分布

現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果顯示，黃河三角洲不同植被群落地上生物量與樣地離黃河距離成正相關(guān)關(guān)系，與樣地距離海岸線遠(yuǎn)近成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即距離現(xiàn)行流路越近其平均地上生物量越大，距離海岸線越近其平均地上生物量越小。

3.4.2 黃河三角洲生物量變化

a.植物群落生物量變化。由黃河三角洲植物群落生物量變化情況可知(見圖5)，黃河三角洲不同植被類型群落生物量變化不同，翅堿蓬群落平均地上生物量最大為500.0g/m2，最小為34.5g/m2。草本群落平均地上生物量最大為2261.0g/m2，最小為725.0g/m2。檉柳灌叢群落平均地上生物量最大為7160.0g/m2，最小為461.5g/m2。喬木群落平均地上生物量最大為19940.0g/m2，最小為16028.0g/m2。相同植被群落條件下，樣帶平均地上生物量和樣帶距離海岸線的距離成負(fù)相關(guān)關(guān)系，距離海岸線越遠(yuǎn)其平均地上生物量越大。

圖5 黃河三角洲植物群落生物量變化

b.現(xiàn)行流路不同植被群落生物量變化。由現(xiàn)行流路不同植被群落生物量調(diào)查結(jié)果可知(見表3)，黃河三角洲現(xiàn)行流路不同植被群落生物量，喬木林群落的地上生物量最高，高達19543.0g/m2，最小18532.0g/m2，其平均生物量為18321.0g/m2。其次是檉柳灌叢群落，最高為6540.0g/m2，最小為461.5g/m2，其平均生物量為3476.0g/m2。草本群落最高為1970.0g/m2，最小為321.5g/m2，其平均生物量為1340.0g/m2。翅堿蓬群落平均生物量最小，僅為34.5g/m2，其平均生物量為278.0g/m2。

表3 現(xiàn)行流路不同植被群落生物量調(diào)查結(jié)果

續(xù)表

c.刁口河流路不同植被群落生物量變化。由黃河三角洲刁口河流路不同植被群落生物量監(jiān)測調(diào)查結(jié)果可知(見表4)：喬木林群落的地上生物量最高，高達17750.0g/m2，最小為14306.0g/m2，其平均生物量為15702.0g/m2。其次是檉柳灌叢群落，最高為7785.0g/m2，最小為488.0g/m2，其平均生物量為3872.0g/m2。草本群落最高為2261.0g/m2，最小為1232.5g/m2，其平均生物量為1871.0g/m2。翅堿蓬群落平均生物量最小，最小僅為44.0g/m2，其平均生物量為164.0g/m2。

表4 刁口河流路不同植被群落生物量調(diào)查結(jié)果

d.現(xiàn)行流路和刁口河流路不同植被生物量對比。由黃河三角洲現(xiàn)行流路和刁口河流路不同植被生物量調(diào)查結(jié)果對比情況可知(見圖6)，目前黃河三角洲現(xiàn)行流路喬木林群落和翅堿蓬群落高度明顯高于刁口河流路，而草本群落和檉柳灌叢群落則差異不明顯。這說明現(xiàn)行流路常年的淡水補充使得喬木和翅堿蓬生長明顯高于刁口河流路。

圖6 現(xiàn)行流路和刁口河流路不同植被生物量調(diào)查結(jié)果對比

3.5 群落總蓋度分析

現(xiàn)行流路不同植被類型群落總蓋度概況見表5。由表5可知，目前黃河三角洲現(xiàn)行流路不同植被類型群落總蓋度最大為100%，樣方有檉柳灌叢、草本群落和喬木林群落；最小為翅堿蓬群落，僅有8%。黃河三角洲目前不同植被群落平均蓋度規(guī)律明顯，越靠近黃河其植被平均總蓋度越大，而距離海岸線越近其植被平均總蓋度越小。這是因為越靠近黃河越能得到淡水的滋養(yǎng)，其生長狀況越好，而越靠近海岸線其受到海水鹽分的抑制就越大，生長狀況越差。

表5 現(xiàn)行流路不同植被類型群落總蓋度概況

不同群落類型群落平均總蓋度對比見圖7。由圖7可知，目前黃河三角洲現(xiàn)行流路喬木林群落平均總蓋度最大，達95.0%；其次為草本群落和檉柳群落，分別為80.3%和68.0%；翅堿蓬群落最小，為25.7%。

圖7 不同群落類型群落平均總蓋度對比

黃河三角洲刁口河流路不同植被類型群落總蓋度概況見表6，由表6可知，總蓋度最大為100%，樣方有檉柳灌叢群落和喬木群落；最小為翅堿蓬群落，僅為15%。

表6 刁口河流路不同植被類型群落總蓋度概況

黃河三角洲刁口河流路不同植被類型群落平均總蓋度對比見圖8。由圖8可知，黃河三角洲刁口河流路與現(xiàn)行流路類似，喬木林群落平均總蓋度最大，為86.60%；其次為檉柳群落和草本群落，分別為57.50%和53.75%；翅堿蓬群落最小，為40.00%。

圖8 刁口河流路不同植被類型群落平均總蓋度對比

4 結(jié) 語

綜上所述，生態(tài)調(diào)水使黃河三角洲的植物種類呈增加趨勢，生態(tài)環(huán)境明顯改善，淡水的補充對植被群落高度影響顯著，不同植被群落地上生物量與樣地距黃河距離成正相關(guān)關(guān)系，不同植被群落平均蓋度規(guī)律明顯。多年來對黃河下游實施生態(tài)調(diào)度，有效地遏制了河口三角洲植被生態(tài)退化的趨勢，植被種群數(shù)量得以增加，生態(tài)類型和景觀結(jié)果得到優(yōu)化，生態(tài)系統(tǒng)功能趨于改善。從而實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展，進一步揭示了黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)健康機理，闡明了濕地有效保護和恢復(fù)機制，為濕地生態(tài)系統(tǒng)的有效管理和制定保護對策提供了科學(xué)依據(jù)，對進一步完善黃河三角洲濕地生態(tài)監(jiān)測及評估體系建設(shè)具有重要意義。今后應(yīng)持續(xù)開展黃河下游的生態(tài)水量調(diào)度工作，完善調(diào)度機制，鞏固和加強黃河河口生態(tài)水量調(diào)度的成果。